JP2004201206A - 撮像素子及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力される信号のレベルを高くしてＳ／Ｎを向上させ、かつ解像度の高い出力信号を得ることが可能な撮像素子を提供する。
【解決手段】ＣＣＤラインセンサ１は入射光の光軸Ｂに垂直な撮像基準面Ａに対して、角度αの傾きをもって設置される。角度αは、ＣＣＤラインセンサ１の各受光面（画素）の縦横比Ｌｔ：Ｌｙに応じて定められる。撮像素子の各受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有するので、従来技術と比較して、受光面積を広く取ることができ、受光光量を増加させ、ＣＣＤラインセンサ１から出力される信号レベルを大きくすることを可能にし、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子及び撮像素子を搭載した画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術において、ＣＣＤラインセンサに代表される撮像素子は複数の正方画素を一列に並べて構成されている。また、従来技術において、ＣＣＤラインセンサに代表される撮像素子は、各正方画素からなる受光面が入射光の光軸方向に対して垂直になるように配置されている。これは、複数のＣＣＤラインセンサを二次元に配置したＣＣＤエリアセンサにおいても同様である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＣＤラインセンサに代表される撮像素子は、撮像素子（ＣＣＤラインセンサ）の各受光面の面積が広いほど、出力される信号レベルが高くなり、Ｓ／Ｎが向上する。これは、ＣＣＤエリアセンサにおいても同様である。
また、ＣＣＤラインセンサに代表される撮像素子は、撮像素子（ＣＣＤラインセンサ）の画素数が多いほど、解像度の高い画像を得ることができる。これは、ＣＣＤエリアセンサにおいても同様である。
【０００４】
しかし、従来のＣＣＤラインセンサに代表される撮像素子は、各画素の受光面が入射光の光軸方向に対して垂直になるように配置されているだけであり、受光面積を広くして出力される信号レベルを高くしたり、解像度を高くする工夫がなされていないという問題点がある。これは、ＣＣＤエリアセンサにおいても同様である。
【０００５】
本発明の第１の目的は、出力される信号レベルを高くしてＳ／Ｎを向上させ、かつ解像度の高い出力信号を得ることが可能な撮像素子を提供することにある。本発明の第２の目的は、出力される信号レベルを高くしてＳ／Ｎを向上させ、かつ高解像度の出力信号を得ることが可能な撮像素子を搭載した画像読取装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の撮像素子は、複数画素の受光面が一列に配列された撮像素子において、入射光の光軸に垂直な撮像基準面に対して、前記受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有することを特徴とする。
請求項２記載の撮像素子は、請求項１記載の撮像素子において、前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向を回転軸として定められることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の撮像素子は、請求項１記載の撮像素子において、前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の縦方向を回転軸として定められることを特徴とする。
請求項４記載の撮像素子は、請求項１記載の撮像素子において、前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向及び縦方向を回転軸として定められることを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の撮像素子は、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の撮像素子において、前記受光面は前記入射光の光軸方向に対して正方形を形成する傾きを持つことを特徴とする。
請求項６記載の撮像素子は、請求項１又は請求項４に記載の撮像素子において、前記受光面が正方形であることを特徴とする。
【０００９】
請求項７記載の撮像素子は、請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の撮像素子において、前記撮影素子が複数列設けられていることを特徴とする。
請求項１から請求項７記載の発明によれば、撮像素子の各受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有するので、受光面積を広く取ることができ、受光光量を増加させることができ、Ｓ／Ｎを向上させ、解像度を高めることができる。解像度を高めることができるのは、受光面を傾けて撮像素子を作成するので、受光面（画素）と受光面（画素）の間に新たな画素を作成することができるためである。 請求項８記載の撮像素子は、請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の撮像素子において、前記撮像素子はＣＣＤラインセンサから構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項８記載の発明によれば、ＣＣＤラインセンサを用いることにより、ＣＣＤラインセンサの各受光面（画素）を広く取ることができ、受光光量を増加させ、ＣＣＤラインセンサの信号レベルを増加させ、Ｓ／Ｎを向上させることができ、かつ解像度を高めることができる。
請求項９記載の撮像素子は、複数の受光面が平面状に配置された撮像素子において、入射光の光軸に垂直な撮像基準面に対して、前記受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項１０記載の撮像素子は、請求項９記載の撮像素子において、前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向を回転軸として定められることを特徴とする。
請求項１１記載の撮像素子は、請求項９記載の撮像素子において、前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の縦方向を回転軸として定められることを特徴とする。
請求項１２記載の撮像素子は、請求項９記載の撮像素子において、前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向及び縦方向を回転軸として定められることを特徴とする。
【００１２】
請求項１３記載の撮像素子は、請求項９から請求項１２のいずれか１つに記載の撮像素子において、前記受光面は前記入射光の光軸方向に対して正方形を形成する傾きを持つことを特徴とする。
請求項１４記載の撮像素子は、請求項９又は請求項１３に記載の撮像素子において、前記受光面が正方形であることを特徴とする。
【００１３】
請求項９から請求項１４記載の発明によれば、撮像素子の各受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有するので、受光面積を広く取ることができ、受光光量を増加させ、Ｓ／Ｎを向上させ、解像度を高めることができる。
請求項１５記載の撮像素子は、請求項９から請求項１４のいずれか１つに記載の撮像素子において、前記撮像素子はＣＣＤエリアセンサから構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項１５記載の発明によれば、ＣＣＤエリアセンサを用いることにより、ＣＣＤエリアセンサの各受光面（１画素）を広く取ることができ、受光光量を増加させ、ＣＣＤエリアセンサの信号レベルを増加させ、Ｓ／Ｎを向上させ、解像度を高めることができる。解像度を高めることができるのは、受光面を傾けて撮像素子を作成するので、受光面（画素）と受光面（画素）の間に新たな画素を作成することができるためである。
【００１５】
請求項１６記載の画像読取装置は、請求項１から請求項１５のいずれか１つに記載の撮像素子を搭載したことを特徴とする。
請求項１６記載の発明によれば、撮像素子から出力される信号レベルが増加し、撮像素子から出力される信号のＳ／Ｎが向上し、かつ解像度が高くなるので、高画質の画像信号を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の形態を示す説明図である。
図１（ａ）に示すように、ＣＣＤラインセンサ（図中、ＣＣＤと記載する）１０は、各画素の受光面の縦横比Ｌｔ：Ｌｙが√２：１になるように形成されている。
【００１７】
また、図１（ｂ）に示すように、ＣＣＤラインセンサ１０は入射光の光軸Ｂに垂直な撮像基準面Ａに対して、α＝４５度の傾きをもって設置されている。ここで、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す矢印Ｄの方向からＣＣＤラインセンサ１０を見た図である。ただし、図１（ａ）では、αは０度である。
前記したように、各画素の受光面の縦横比Ｌｔ：Ｌｙが√２：１なので、図１（ｃ）に示すように、入射光の光軸方向Ｃに対してＣＣＤラインセンサ１０の各画素の受光面は正方形を形成する。
【００１８】
ここで、前記４５度の傾きは、ＣＣＤラインセンサ１０そのものを傾けてもよいし、ＣＣＤラインセンサ１０の各画素を４５度傾けるようにしてＣＣＤラインセンサ１０を製造してもよい。
また、前記４５度の傾きを持つＣＣＤラインセンサ１０の受光量は、Ｌｔ：Ｌｙが１：１であり、傾きを持たない（α＝０度）従来のＣＣＤラインセンサと比較して、√２（約１．１９）倍だけ多くなる。
【００１９】
これは、請求項１、２、５、８に記載の発明に相当する。
第１の実施の形態によれば、撮像素子の各受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有するので、受光面積を広く取ることができ、受光光量を増加させ、ＣＣＤラインセンサ１０から出力される信号レベルを大きくすることを可能にし、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００２０】
なお、第１の実施の形態においては、α＝４５度としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、縦横比Ｌｔ：Ｌｙを２：１、α＝６０度にすれば、受光量は従来技術と比較して２倍になる。さらに、傾きαを可変に構成してもよい。
図２は、本発明の第２の実施の形態の形態を示す説明図である。図２（ａ）に示すように、ＣＣＤラインセンサ１０（図中、ＣＣＤと記載する）は、各画素の受光面の縦横比Ｌｔ：Ｌｙが１：√２になるように形成されている。
【００２１】
また、図２（ｂ）に示すように、前記ＣＣＤラインセンサ１０が入射光の光軸Ｂに垂直な撮像基準面Ａに対して、β＝４５度の傾きをもって設置されている。ここで、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す矢印Ｅの方向からＣＣＤラインセンサ１０を見た図である。ただし、図２（ａ）では、βは０度である。
図１に示す第１の実施の形態と図２に示す第２の実施の形態の相違点は、第１の実施の形態がＣＣＤラインセンサ１０の横方向（各画素の配列している方向）を軸にする傾きαを有するのに対し、第２の実施の形態はＣＣＤラインセンサ１０の縦方向を軸にする傾きβを有することである。
【００２２】
前記したように、各画素の受光面の縦横比Ｌｔ：Ｌｙが１：√２なので、図２（ｃ）に示すように、入射光の光軸方向に対してＣＣＤラインセンサ１０の各画素の受光面は正方形を形成する。
ここで、前記４５度の傾きは、ＣＣＤラインセンサ１０の各画素を４５度傾けてるようにしてＣＣＤラインセンサ１０を製造する。
【００２３】
また、前記４５度の傾きを持つＣＣＤラインセンサ１０の受光量は、通常のＣＣＤラインセンサと比較して、√２（約１．１９）倍だけ多くなる。
これは、請求項１、３、５、８に記載の発明に相当する。
第２の実施の形態によれば、撮像素子の各受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有するので、受光面積を広く取ることができ、受光光量を増加させ、ＣＣＤラインセンサ１０から出力される信号レベルを大きく取ることを可能にし、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００２４】
なお、第２の実施の形態においては、β＝４５度としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、縦横比Ｌｔ：Ｌｙを１：２、β＝６０度にすれば、受光量は従来技術と比較して２倍になる。
次に、本発明の第３の実施の形態の形態について説明する。前記第１及び第２の実施の形態は、第１の実施の形態がＣＣＤラインセンサ１０の横方向（各画素の配列している方向）を軸にする傾きαを有し、第２の実施の形態がＣＣＤラインセンサの縦方向に傾きβを有するものである。しかし、第３の実施の形態は、前記横方向と縦方向の両方に傾きをもつものである。
【００２５】
例えば、各画素の受光面の縦横比Ｌｔ：Ｌｙが１：１の正方画素を有するＣＣＤラインセンサを想定する。この正方画素を横方向（各画素の配列している方向）に６０度の傾き（α）を持ち、縦方向に６０度の傾き（β）を持つものとする。このＣＣＤラインセンサを光軸方向から見ると、横方向と縦方向に傾きを持たない従来のＣＣＤラインセンサの１／４の大きさになる。また、各画素の受光面積が４倍になるため、受光量は従来技術と比較して４倍になる。
【００２６】
この場合、前記横方向の６０度の傾きと縦方向の６０度の傾きは、ＣＣＤラインセンサの各画素を、各々６０度傾けるようにしてＣＣＤラインセンサを製造する。
さらに、前記したように、光軸方向からＣＣＤラインセンサを見たとき、従来技術と比較して（横方向と縦方向に傾きを持たない）１／４の大きさになっているので、従来技術では１つの画素しか作成できなかった領域に４つの画素を作成することが可能になる。したがって、従来技術と比較して、解像度の高いＣＣＤラインセンサを提供することができる。
【００２７】
これは、請求項１、４、５、６、８に記載の発明に相当する。
以上に説明した第１の実施の形態〜第３の実施の形態は、単一のＣＣＤラインセンサだけに適用されるものではなく、例えばＲ（赤色）、Ｇ（緑）色、Ｂ（青色）を検出するため、３ラインから成るＣＣＤラインセンサや、これにＩＲ（赤外光）を加えた４ラインから成るＣＣＤラインセンサにも適用することができる。
【００２８】
これは、請求項７に記載の発明に相当する。
また、第１の実施の形態〜第３の実施の形態は、複数の受光面（画素）が平面状に配置されたＣＣＤエリアセンサにも適用することができる。この場合、ＣＣＤエリアセンサの各画素毎に、前記横方向の傾きαと縦方向の傾きβを各々設けるようにＣＣＤエリアセンサを製造する。これは、請求項９から請求項１５に記載の発明に相当する。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施の形態の形態について説明する。図３は、本発明の画像読取装置の実施の形態を示すブロック図である。図３は、画像読取装置として、フィルムスキャナを例にしている。この実施の形態は、請求項１６に記載の発明に対応する。
画像読取装置１００は、ＣＰＵ１と、メモリ２と、照明駆動回路３と、読み取りユニット４と、画像処理回路５と、スキャンモータ駆動回路６と、スキャンモータ７と、インターフェース８とから構成されている。
【００３０】
ここで、読み取りユニット４は、図示するように、ＬＥＤ４１と、原稿ホルダ４２と、ミラー４４と、投影レンズ４５（図中レンズと記載）と、ＣＣＤラインセンサ（図中、ＣＣＤと記載）４６とから構成されている。
【００３１】
読み取りユニット４は、図示するように、スキャンモータ駆動回路６とスキャンモータ７によって、矢印Ｓで示す副走査方向に移動可能に構成されている。
また、画像読取装置１００は、インターフェース８を介して、ホストコンピュータ２００と接続されている。
次に、第４の実施の形態の動作について説明する。
【００３２】
ＣＰＵ１は、メモリ２に記憶されたプログラムにしたがって、以下の動作を行う。
最初に、照明駆動回路３に対してＬＥＤ４１の赤色発光、緑色発光、青色発光を順次指令する。したがって、ＬＥＤ４１は、赤色発光、緑色発光、青色発光を順次行う。これによって、色分解照明が行われる。
【００３３】
ＬＥＤ４１から発光された赤色照明光は、原稿ホルダ４２を通して、ミラー４４で反射し、９０度向きを変える。向きを変えた赤色照明光は、投影レンズ４５を通して、ＣＣＤラインセンサ４６に投影される。ＣＣＤラインセンサ４６は、１ラインのアナログ画像データを画像処理回路５に出力する。
このとき出力されるアナログ画像データは、ＣＣＤラインセンサ４６が入射光の光軸に垂直な撮像基準面に対して、前記受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有するものであるため、信号レベルが高く、Ｓ／Ｎが向上し、かつ解像度の高いものになる。緑色発光、青色発光についても、同様の処理が行われる。
【００３４】
次に、画像処理回路５は、Ａ／Ｄ変換、シーエディング補正等の画像処理を行い、メモリ２に画像データを格納する。
１ラインの読み取りが終了すると、ＣＰＵ１はスキャンモータ駆動回路６に対して、スキャンモータ７を駆動し、読み取りユニット４を次の読み取りラインに移動するように指示を出す。この指示にしたがって、スキャンモータ７が駆動され読み取りブロック４が次の読み取りラインに移動する。
【００３５】
以上の動作が繰り返し実行され、最終読み取りラインに到達すると、読み取り動作が終了する。
また、メモリに格納されたデジタル画像データは、インターフェース８を通じて、ホストコンピュータ２００に送信され、ディスプレイに表示される。
前記したように、ＣＣＤラインセンサ４６がＳ／Ｎが高く、解像度の高いアナログ画像信号を出力するため、画像読取装置１００は、高画質のデジタル画像データをホストコンピュータ２００に送信することができる。
【００３６】
以上の説明においては、画像読取装置１００が単一のラインセンサを搭載しているものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、３ラインのＣＣＤラインセンサや、４ラインのＣＣＤラインセンサや、ＣＣＤエリアセンサを搭載してもよい。ＣＣＤエリアセンサを搭載する場合には、スキャンモータ駆動回路６やスキャンモータ７は不要になる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１から請求項７に記載の発明によれば、各画素の受光光量を増加させることができるので、出力信号のＳ／Ｎを向上させることができ、解像度を高めることができる。
請求項８に記載の発明によれば、ＣＣＤラインセンサを用いることにより、ＣＣＤラインセンサの各画素の受光光量を増加させることができるので、出力信号のＳ／Ｎを向上させることができ、解像度を高めることができる。
【００３８】
請求項９から請求項１４に記載の発明によれば、各画素の受光光量を増加させることができるので、出力信号のＳ／Ｎを向上させることができ、解像度を高めことができる。
請求項１５記載の発明によれば、ＣＣＤエリアセンサを用いることにより、ＣＣＤエリアセンサの各１画素の受光光量を増加させ、ＣＣＤエリアセンサの信号レベルを増加させ、Ｓ／Ｎを向上させ、解像度を高めることができる。
【００３９】
請求項１６に記載の発明によれば、撮像素子の出力信号のレベルが高くなり、撮像素子から出力される信号のＳ／Ｎを向上させることができ、解像度を高めることができるので、画質のよいデジタル画像データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第４の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
２ メモリ
３ 照明駆動回路
４ 読み取りユニット
５ 画像処理回路
６ スキャンモータ駆動回路
７ スキャンモータ
８ インターフェース
１０，４６ ＣＣＤラインセンサ
４１ ＬＥＤ
４２ 原稿ホルダ
４３ フィルム原稿
４４ ミラー
４５ 投影レンズ
１００ 画像読取装置
２００ ホストコンピュータ
Ａ 撮影基準面
Ｂ 光軸
Ｃ 光軸方向

Claims (16)

1. 複数の受光面が一列に配列された撮像素子において、
   入射光の光軸に垂直な撮像基準面に対して、前記受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有することを特徴とする撮像素子。
2. 請求項１記載の撮像素子において、
   前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向を回転軸として定められることを特徴とする撮像素子。
3. 請求項１記載の撮像素子において、
   前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の縦方向を回転軸として定められることを特徴とする撮像素子。
4. 請求項１記載の撮像素子において、
   前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向と縦方向の両方を回転軸として定められることを特徴とする撮像素子。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の撮像素子において、
   前記受光面は前記入射光の光軸方向に対して正方形を形成する傾きを持つことを特徴とする撮像素子。
6. 請求項１又は請求項４に記載の撮像素子において、
   前記受光面が正方形であることを特徴とする撮像素子。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の撮像素子において、
   前記撮影素子が複数列設けられていることを特徴とする撮像素子。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の撮像素子において、
   前記撮像素子はＣＣＤラインセンサから構成されることを特徴とする撮像素子。
9. 複数の受光面が平面状に配置された撮像素子において、入射光の光軸に垂直な撮像基準面に対して、前記受光面がその縦横比に応じて定まる傾きを有することを特徴とする撮像素子。
10. 請求項９記載の撮像素子において、
    前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向を回転軸として定められることを特徴とする撮像素子。
11. 請求項９記載の撮像素子において、
    前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の縦方向を回転軸として定められることを特徴とする撮像素子。
12. 請求項９記載の撮像素子において、
    前記受光面の傾きは、前記撮像基準面の横方向及び縦方向を回転軸として定められることを特徴とする撮像素子。
13. 請求項９から請求項１２のいずれか１つに記載の撮像素子において、
    前記受光面は前記入射光の光軸方向に対して正方形を形成する傾きを持つことを特徴とする撮像素子。
14. 請求項９又は請求項１３に記載の撮像素子において、
    前記受光面が正方形であることを特徴とする撮像素子。
15. 請求項９から請求項１３のいずれか１つに記載の撮像素子において、
    前記撮像素子はＣＣＤエリアセンサから構成されることを特徴とする撮像素子。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか１つに記載の撮像素子を搭載していることを特徴とする画像読取装置。

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